Négy fejezet
§ 27. Az elektromos energia hőenergiára való átalakítása
Mint ismeretes, minden test molekulákból áll, és ezek a molekulák nem nyugszanak, de folyamatosan mozognak. Minél magasabb a testhőmérséklet, annál gyorsabban mozog a test anyagának molekulái. Amikor a villamos áram áthalad a vezetéken, az elektronok összeütköznek a vezető mozgó molekuláival, és növelik a mozgásukat, ami a vezető melegítéséhez vezet.
A vezetõhõmérséklet emelkedése az elektromos energia hõenergiává alakulása következtében jön létre. Korábban (lásd a 13. §-t) kifejezést egy elektromos áram (villamos energia)
A = I 2 rt joules.
Ez a függőség eredetileg (1841-ben) az angol fizikus Joel és némileg később (1844-ben), függetlenül attól, hogy az orosz akadémikus Lents kísérleteket készített.
Annak érdekében, hogy a hőenergia mennyisége kalóriákban fejezhető ki, további 0,24-es faktort kell bevezetni, mivel 1 J = 0,24 cal. Ezután Q = 0,24I 2 rt. Ez az egyenlet a Joule-Lenz-törvényt fejezi ki.
Emily Khristianovich Lentz (1804-1865) megalkotta a jelenlegi termikus hatások törvényeit, általánosították az elektromágneses indukcióra vonatkozó kísérleteket, ezt a generalizációt a "Lenz-szabály" formájában fogalmazták meg. Az elektromos gépek elméletében végzett munkáiban Lenz leírta a "horgonyreakció" jelenségét DC gépekben, bizonyította az elektromos gépek visszafordíthatóságának elvét. Lenz, aki Jacobi-val dolgozott, megvizsgálta az elektromágnesek vonzerejét, megállapította a mágneses pillanat függését a mágnesező erőtől.
Így az áram által kibocsátott hőmennyiség a vezetéken áthaladó hőmennyiségtől függ a vezetõ r ellenállásától, az I2 áramnak a négyzetétõl és a t átvezetésének idõtartamától.
1. példa Határozza meg, hogy mennyi h a 6 amperes áramot szabadít fel, 2 ohm ellenállással 3 percen keresztül.
Q = I 2 rt = 36 # 8901; 2 # 8901; 180 = 12960 J.
A Joule-Lenz-törvény képletét a következőképpen írhatjuk fel:
és mivel én # 8901; r = U, tudunk írni
2. példa Az elektromos csempe 120 voltos feszültségű hálózatban található. A csík spirálján folyó áram, 5a. Meg kell határoznia, hogy mennyi hõ ad le áramot 2 óra alatt: